12.1 机械能-2025-2026学年苏科版物理九年级上学期

该初中物理课件围绕机械能与内能的第一节内容展开，系统构建了能量观念、动能与势能的定义及其影响因素，并通过实验探究、生活实例和情境问题层层递进，形成从概念理解到现象解释的学习支架。从功与能的关系切入，逐步引导学生认识动能、重力势能和弹性势能的本质，再过渡到能量转化过程，逻辑清晰，前后衔接自然。 其亮点在于深度融合物理观念、科学思维与科学探究三大核心素养，以“活动11探究影响动能大小的因素”为例，运用控制变量法和转换法设计实验，培养学生模型建构与科学推理能力。课堂训练中设置真实情境题如神舟五号着陆、过山车运动等，强化能量守恒思想，提升学生用物理知识解释自然现象的能力。教师可借此优化教学结构，学生则能在实践中深化理解，实现从知识掌握到素养落地的转变。

第一节 机械能 第1课时 第十二章 机械能和内能 TZT 1. 知道能对外做功的物体具有能量，知道动能、势能和机械能。 01 2. 知道动能、弹性势能、重力势能的概念。 02 学习目标 3. 通过探究，知道动能和重力势能与哪些因素有关，并能解释相关现象。 03 3. 能解释有关动能和势能相互转化的物理现象。 04 TZT 思考并回答 “怎样才算做了功”？： 1、做功的两个必要因素： 2、功的计算公式及功的单位： 力 力的方向上移动的距离 W=FS 焦耳 J TZT 一个物体能对另一个物体做功，就表明这个物体就具有能量（E）。 【思考】 人为什么有能力对外做功呢？ 【定义】 （能量） 【思考】 （单位：J） 物体能够对外做的功越多，能量就越 . 大 一、能量 TZT 例1. 关于功和能的关系，下列说法正确的是（ ） A．物体具有的能量越多，它做的功越多 B．物体有了能量就一定正在做功 C．做功的物体一定具有能量 D．物体做功的多少与它具有的能量无关 C TZT 射出的子弹 行驶的车 拉长的弹弓 举高的杠铃 压缩的弹簧 高处的南瓜 将以下几幅图片中的能量进行分类： TZT 动能 势能 重力势能 弹性势能 由于运动而具有的能量 由于发生弹性形变而具有的能量 由于被举高而具有的能量 物理学中，将动能和势能统称为机械能 TZT ——物体由于运动而具有的能 二 、动能 图12-1 高速公路上的限速标志牌 为什么要规定汽车在公路上行驶的最大速度(图12-1)? 猜想：物体的动能大小与物体的什么有关？ TZT 8 A.如何获得动能？如何比较动能的大小？ B.实验方法 C.实验器材 转换法 控制变量法、 斜面、小车、木块、钩码 使小车运动。 让运动的小车推木块，木块被推的越远，小车动能越大。 （1）动能大小与 速度大小的关系 （2）动能大小与 质量大小的关系 设计实验 进行实验 结论 2.当运动速度相同时，质量越大，物体动能越 。 1.当物体质量相同时，速度越大，物体动能越 。 动能的大小可能与物体的_______和______有关。 猜想 质量 速度 大 大 探究影响动能大小的因素 活动 12.1 信息快递 质量不等的小车从斜面上同一高度由静止开始下滑，运动到水平面时的速度相等 现象： 高处滑下的小车将木块推得更远。 现象： 质量大的小车将木块推得更远。 TZT 9 你会回答了吗？ 1、为什么高速公路上要对机动车的行驶速度进行限制？ 2、为什么在同样的道路上，不同车型的限制车速不一样？ 车的质量一定时，速度越大，动能也越大。 不同车型的车，即使速度相同，质量越大，动能也越大，越不容易刹车，所以大型客车的限制速度比小型客车更小。 TZT 高处落下的重锤 山上滚落的石头 你能列举一些生活中具有重力势能的物体吗？ TZT 模拟打桩 活动 12.2 要想将“桩”打得深一些，可以采用哪些方法？ 想一想 TZT 设计实验 进行实验 结论 2.当物体的质量相同时，高度越大，重力势能越_______。 1.当物体的高度相同时，质量越大，重力势能越_______。 重力势能的大小可能与__________和_________有关。 猜想 物体质量 高度 大 大 B.实验如何反映重力势能大小？ C.如何选择器材使实验现象较为明显？ 控制变量法 A.实验应采取什么研究方法？ 让高处物体下落撞击小桌，比小桌陷入沙中的深度 采用底面积小的桌子、 质地较软的沙子 、转换法 三、重力势能 TZT 当心吊物　　　　 当心落物　　 必须戴安全帽 TZT 弹性势能的大小可能与 有关。 猜想 物体弹性形变程度 分析 结论 在弹性限度内，物体的弹性形变越大，弹性势能就越大 四、弹性势能 小车内部有一个类似弹簧的装置。在向后拉的过程中，该装置发生弹性形变；松手后，这个装置在恢复形变的过程中对小车做功，使小车运动。 TZT 15 机械能 动能 势能 重力势能 弹性势能 与速度和质量有关 与高度和质量有关 与弹性形变程度有关 (能量) 课堂总结 TZT 请判断下列关于能量说法的正误　　　　　 1.一个物体具有能量则该物体一定正在做功 （　） 2.不做功的物体一定没有能量 （　） 3.不能做功的物体一定没有能量 （　） 4.物体已经做过的功越多，物体的能量越大 （　） 5.速度越快的物体，其动能越大 （　） 6.质量一定，高度越大的物体重力势能越大 （　） 7.从树上自由落下的苹果，它的重力势能越来越小，动能越来越大 （　） √ × × × × √ √ 课堂训练 TZT 1．2003年10月16日，“神舟五号”载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的飞天梦。当飞船减速着陆后航天英雄杨利伟的 (　　) A、动能增加，重力势能减少 B．动能减少，重力势能减小 C、动能减少，重力势能不变 D．动能不变，重力势能减少 2．从同一高度,以大小相同的速度向不同方向抛出篮球和铅球,则抛出时,动能大的是________,重力势能大的是________。 B 铅球 铅球 课堂训练 TZT 3．试分析下列几种情况下物体的机械能是如何变化的（选填：不变、增大、减小）。 (1)光滑水平面上匀速滚动的小球。 (2)匀速下落的雨滴。 (3)起重机匀速提升的货物。 不变 减小 增大 课堂训练 TZT 第一节 机械能 第2课时 第十二章 机械能和内能 TZT 你荡过秋千吗？荡秋千的过程中，你具有哪些能量呢？ 荡秋千的过程中，动能和重力势能变化了吗？是怎么变化的呢？ TZT 速度 高度 从A到O’： 从O’到B： 增大 减小 减小 增大 重力势能 动能 重力势能 动能 A O O/ B 若不计摩擦力、空气阻力，则机械能保持不变；否则机械能将减小 一、动能和势能可以相互转化 摆球 活动 12.3 TZT 例：滚摆 １．滚摆下降过程： 转速______,动能______； 被举高度______,重力势能______； ________能转化成________能。 ２．滚摆上升过程： 转速______,动能______； 被举高度______,重力势能______； ________能转化成________能。 ３．如不计滚摆与绳子间摩擦、不计滚摆与空气间摩擦，滚摆每次上升高度________，即：机械能保持________。 变大 增加 减小 减小 重力势 动 相同 不变 减小 减小 增加 增加 动 重力势 由于受到阻力等，滚摆克服这些力做功，它的机械能越来越少，最后为零，所以就滚摆最终停下。 TZT 脚踩滑板从高处滑下，为什么会越来越快? 重力势能转化为动能 TZT 24 达标训练a：过山车 从最高点到最低点： 　 　能逐渐转变成　　　能。 　 　能逐渐转变成　　 　能。 从最低点到最高点： 重力势 重力势 动 动 TZT 达标训练b：皮球落地又弹起 下落过程: 上升过程: 重力势能 动能 弹性势能 弹性势能 动能 重力势能 皮球越弹越低，能量损失 　 物体的动能和势能可以相互转化，在动能和势能的相互转化过程中，若不计摩擦等阻力，机械能的总量保持不变。 （如果考虑阻力和摩擦，则机械能总量减小） TZT 达标训练c：撑杆跳高 持竿助跑: 起跳瞬间,撑杆弯曲: 运动员上升过程: 由于助跑，人具有一定的动能 人的动能 人的重力势能 运动员下落过程: 杆的弹性势能 杆的弹性势能 人的动能和重力势能 人的动能 持杆助跑 插杆起跳上升 悬垂摆体 越杆下落 TZT 实践与练习 3. 做一个能自动回转的“魔罐”。如图所示，在金属罐的盖子和罐底各开两个小孔，用细线将一个钩码系在橡皮筋的中部，并将橡皮筋的两端分别穿过盖子和罐底的小孔固定起来，这样，一个“魔罐”就做成了。 试一试，当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来吗?仔细观察“魔罐”的运动，想一想，在此过程中动能和势能是如何转化的? 能。 “魔罐”滚出去：动能转化为弹性势能； “魔罐”滚回来：弹性势能转化为动能。 TZT “魔罐”不能滚回原来滚出点的位置，主要原因是“魔罐”克服摩擦做功消耗了一部分机械能，使机械能总量减小。 实践与练习 5. 如图所示，将一张卡片（约9cmx5cm）对折，在开口的一边剪两个小豁口，套上橡皮筋，就做成了一个会跳的卡片。将卡片反过来，用手把它在桌面上压平，使橡皮筋伸长，迅速松开手，会出现什么现象?在此过程中，弹性势能、动能、重力势能是如何转化的? 会看到卡片跳起来。 在此过程中橡皮筋的弹性势能转化为卡片的动能， 跳起来的卡片的动能又转化为重力势能。 TZT 实践与练习 2. 图是某轻轨车站的设计方案示意图，与站台连接的轨道有一定的坡度。请你从节能的角度分析这样设计的优点。 这种设计方案可以使列车在进站时上坡，将_____能转化为_________能，速度减小；出站时下坡，将________能化为______能，速度增大，从而节约能源。 动 重力势 重力势 动 TZT 实践与练习 4. 在水平地面上铺一张纸，将皮球表面涂黑，使其分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，如图所示。皮球从较高处下落形成的圆斑是图中的哪一个?你判断的依据是什么? B。 球在较高处具有较大的重力势能，下落过程中重力势能转化为动能，球在接触地面前具有较大的动能，在和地面接触过程中动能转化为弹性势能就较大，因此球的弹性形变程度较大，在地面上形成的圆斑也就较大。 TZT 海洋中的机械能 海浪能 海洋中波涛汹涌，蕴藏着巨大能量。海浪能把几十吨的石头推走，能使万吨巨轮颠簸摇晃。海啸——一种灾难性的海浪，能把轮船冲上陆地，甚至能冲毁岸上的建筑物。据科学家估测，在1 km² 的海面上，海浪能的功率高达2.0×10⁵kW 。 如果能对其进行有效的开发和利用，将可以获得非常可观的能量。 海流能 海水受风力、海底地形等影响，沿一定方向大规模流动，这种现象称为海流。科学家们设想，可以利用海流的动力推动水轮发电机发电—海流发电。据估测，如果世界大洋中的海流都被用来发电，其发电功率可达5×10⁹kW。 TZT 海洋中的机械能 潮汐能 由于太阳和月球的引力作用，海面会出现周期性涨落，这种现象称为海洋潮汐。海水一涨一落，水位差可达十几米。为了利用潮汐的机械能，人们在海湾或河口建筑拦水堤坝，形成水库， 并在坝下设置装有水轮机的泄水闸。当海面涨落时，海水流经泄水闸，带动发电机发电。位于浙江省温岭市的江厦潮汐电站，是我国最大的潮汐电站，也是世界第四大潮汐电站，如图12-12所示。 图12-12 江厦潮汐电站 TZT 机械能 动能 势能 重力势能 弹性势能 速度、质量 被举高度、质量 弹性形变程度 (能量) 课堂总结 TZT 1．人造地球卫星的运行轨道是椭圆的，在运行过程中发生重力势能与动能的相互转化。当卫星在近地点时， 能最小，_______能最大；在远地点时， 能最大，_______能最小 2. 在某次抗震救灾中，一架向某灾区空投物品的飞机在水平方向上匀速飞行，在空投后飞机的动能将 ，势能 ，机械能_________。(填“变大”“变小”或“不变”) 重力势 动 重力势 动 课堂训练 变小 变小 变小 TZT 3．下列关于机械能的说法,正确的是 ( ) A．骑车匀速下坡，机械能不变 B．从空中射向球门的足球,势能减小,动能增加 C．加速升空的运载火箭，机械能不断增大 D．带动钟表转动的发条，将动能转化为势能 4．如图所示，置于斜面顶端a的物体，分别沿ab、ac、ad三个不同路径滑落到b、c、d三 个位置时，若不计摩擦和空气阻力，则比较它们动能的大小，正确的是（ ） A. b点的动能大 B. c点的动能大 C. d点的动能大 D.三点的动能一样大 C 课堂训练 D TZT 　5．如图是跳水运动员跳板跳水时的情景，从运动员腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计阻力，则在整个过程中（ ） A．运动员的动能一直增大，机械能不变 B．运动员的重力势能一直减小，机械能减小 C．运动员的动能先减小后增大，机械能不变 D．运动员的重力势能先减小后增大，机械能增大 C 课堂训练 TZT $